CULTIVO HIDROPONICO Y SU HISTORIA

CULTIVO HIDROPONICO

La hidroponia o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. La palabra hidroponía proviene del griego, hydro = agua y ponos = trabajo.

Cultivo hidropónico de fresas
Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta. Y pueden crecer en una solución mineral únicamente o bien en un medio inerte como arena lavada, grava o perlita.
Los investigadores en fisiología vegetal decubrieron en el siglo XIX que las plantas absorben los minerales esenciales por medio de iones inorgánicos disueltos en el agua. En condiciones naturales, el suelo actúa como reserva de nutrientes minerales pero el suelo en si no es esencial para que la planta crezca. Cuando los nutrientes minerales de la tierra se disuelven en agua, las raíces de la planta son capaces de absorberlos. Cuando los nutrientes minerales son introducidos dentro del suministro de agua de la planta, ya no se requiere el suelo para que la planta prospere. Casi cualquier planta terrestre puede crecer con hidroponía, pero algunas pueden hacerlo mejor que otras. La hidroponía es también una técnica estandar en la investigación biológica, en la educación y un popular hobby.
Hoy en día esta actividad está tomando mucho auge en los paises donde las condiciones para la agricultura resultan adversas, combinando la hidroponía con un buen manejo de invernadero se llegan a obtener rendimientos muy superiores a los que se obtinen en cultivos a cielo abierto.
Es una forma sencilla, limpia y de bajo costo, para producir vegetales de rápido crecimiento y generalmente ricos en elementos nutritivos. Con esta técnica de agricultura a pequeña escala se utilizan los recursos que las personas tienen a la mano, como materiales de desecho, espacios sin utilizar, tiempo libre.
Hoy puede decirse que la hidroponia o cultivo sin suelo ha conseguido estándares comerciales y que algunos alimentos, plantas ornamentales y jóvenes plantas de tabaco se hacen de esta manera por diversas razones que tienen que ver con la falta de suelos adecuados; por suelos contaminados por microrganismos que producen enfermedades a las plantas o por usar aguas subterráneas que degradaron la calidad de esos suelos. El cultivo hidropónico requiere conocimientos avanzados para quien se proponga realizar un cultivo comercial. Al no usar suelo ya no se cuenta con el efecto amortiguador o buffer que brinda un suelo agrícola. Tiene también diversos problemas con la oxigenación de las raíces y no es algo que pueda llamarse limpio cuando se realiza en escala comercial. Para gente con tiempo libre que quiere divertirse, para investigación, para demostraciones a alumnos sobre la esencialidad de ciertos elementos químicos, aún para quien quiera cultivar en un contenedor, una pequeña tina, para cultivar en naves espaciales o para cultivos en gran escala, presentará diversos niveles de complejidad sobre todo si se quiere que sea una actividad económica y tenga bajo impacto ambiental.
La clasificación de los cultivos hidropónicos ha evolucionado más recientemente hacia formas abiertas o cerradas dependiendo de si vuelcan el efluente o reutilizan la solución nutritiva como forma de protección ambiental y una mayor economía en su utilización

Historia

A pesar de que en la actualidad existen algunas fuentes que afirman lo contrario, las civilizaciones antiguas tales como los babilónicos y Aztecas no utilizaron la hidroponía. Las soluciones minerales para el aporte de nutrientes requeridas para cultivos hidropónicos no fueron desarrolladas hasta el siglo XIX. Los (supuestos) jardines flotantes de los Aztecas (chinampas) utilizaban tierra. Los jardines colgantes de Babilonia eran jardines supuestamente irrigados desde la azotea pero no hay evidencias de que utilizasen hidroponía.
El primer trabajo publicado sobre crecimiento de plantas terrestres sin suelo era, Sylva Sylvarum (1627) de sir Francis Bacon. Después de eso, la técnica del agua se popularizó en la investigación. En 1699, John Woodward publicó sus experimentos de esta técnica con la menta verde. Él observó que las plantas crecían peor en agua destilada que en fuentes de agua no tan purificadas. Los primeros en perfeccionar las soluciones nutrientes minerales para el cultivo sin suelo fueron los botánicos alemanes Julius von Sachs y Wilhelm Knop en la década de los 1860. El crecimiento de plantas terrestres sin suelo en soluciones minerales (solution culture) se convirtió rápidamente en una técnica estándar de la investigación y de la enseñanza y sigue siendo ampliamente utilizada hoy. Esta técnica ahora se considera un tipo de hidroponía donde no hay medio inerte.
En 1929, el profesor William Frederick Gericke de la Universidad de Berkeley, en California fue el primero en sugerir que los cultivos en solución se utilizase para la producción vegetal agrícola. Gericke causó sensación al hacer crecer tomates y otras plantas y consiguiendo que alcanzasen un tamaño notable en su patio trasero en soluciones minerales, mayores que las cultivadas en tierra. Por analogía con el término geopónica (que significa agricultura en griego antiguo) llamó a esta nueva ciencia hidroponía en 1937, aunque él afirma que el término fue sugerido por el Dr. W.A. Setchell de la Universidad de California de hydros (regar) y ponos (trabajo).
Los informes sobre este trabajo y la fervientes afirmaciones de Gericke de que la hidroponía revolucionaría la agricultura de las plantas provocaron un alud de peticiones de información adicional. Gericke rechazó revelar sus secretos porque él había realizado los estudios en su casa y en su tiempo libre. Este hecho (negarse a revelar todos los datos) provocó su salida de la universidad de California. En 1940, escribió el libro, Complete Guide to Soilless Gardening (Guía Completa del Cultivo sin Suelo).
Se les pidió a otros dos especialistas en la nutrición de las plantas de la universidad de California que investigasen acerca de las afirmaciones de Gericke. Dennis R. Hoagland y Daniel I. Arnon escribieron el típico boletín sobre agricultura de 1938, desacreditando las exageradas afirmaciones hechas sobre la hidroponía. Hoagland y Arnon llegaron a la conclusión de que las cosechas de cultivos hidropónicos no eran mejores que aquellos cultivos cosechados en buenas tierras. Los cultivos estaban limitados por otros factores que los nutrientes mierales, especialmente la luz. Estas investigaciones, sin embargo, pasaron por alto el hecho de que la hidroponía tenía otras ventajas incluido el hecho de que las raíces de la planta tienen constante acceso al oxígeno y que la planta puede tener acceso a tanta o a tan poca agua como necesite. Este es uno de los errores más comunes cuando el cultivo es sobre-irrigado o sub-irrigado, la hidroponía es capaz de prevenir que esto ocurra, drenando o recirculando el agua que no absorba la planta. En cultivos sobre tierra el agricultor necesita tener suficiente experiencia para saber con cuanta agua debe regar la planta. La solución con la que estarán en contacto las raíces debe estar suficientemente oxigenada para que el metabolismo radicular no se vea impedido.
Estos dos investigadores desarrollaron varias fórmulas para soluciones de nutrientes minerales. Unas versiones modificadas de las soluciones de Hoagland se siguen utilizando hoy en día.
Uno de los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió durante la segunda guerra mundial cuando las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico, pusieron en práctica métodos hidropónicos en gran escala para proveer de verduras frescas a las tropas en guerra con Japón en islas donde no había suelo disponibles. La hidroponía fue usada para producir vegetales para los soldados. Era preciso utilizar esta técnica pues en las islas no había suelo en el que plantar, y era extremadamente caro transportarlos.
En los años 60, Alen Cooper en Inglaterra desarrollo la Nutrient Film Technique. El Pabellón de la Tierra, en el Centro Epcot de Disney, abierto en 1982, puso de relieve diversas técnicas de hidroponía. En decadas recientes, la NASA ha realizado investigaciones extensivas para su CELSS (acrónimo en inglés para Sistema de Soporte de Vida Ecológica Controlada).
También en los 80 varias compañías empezaron a comercializar sistemas hidropónicos. Al día en que se escribe este artículo, uno puede hacerse con un kit para montar un pequeño sistema de cultivos hidropónicos hogareños por menos de 200 €. Las técnicas de cultivo sin suelo CSS son utlizadas a gran escala en los circuitos comerciales de producción de plantas de tabaco, (floating) eliminando así los almácigos en suelo que precisan bromuro de metilo para desinfectar el suelo de malezas, patógenos e insectos. También en Holanda y otros paises de alto grado de desarrollo de cultivos intensivos las técnicas de CSS han avanzado, desarrollando industrias conexas y numerosas tecnologías que tienen que ver con el desarrollo de nuevos medios de culivo como la perlita, la lana de roca, la fibra de coco o cocopeat, la cascarilla de arroz tostada y otros medios apropiados para sostener las plantas en cultivo.

REFERENCIA

Galería de imágenes

Hidroponía

VENTAJAS DE CULTIVOS HIDROPONICO

CULTIVOS HIDROPONICOS

El cultivo hidropónico consiste en un sustrato (generalmente arcilla expandida, vermiculita o lana de roca) al que se suministra agua con los nutrientes incorporados y que puede ser regado continuamente siempre que el líquido sea drenado y no inunde el sustrato para aprovechar al máximo el agua. Las ventajas obtenidas por este método de cultivo son la rapidez en el crecimiento y maduración de la planta, pudiéndose acortar los ciclos en un 60% respecto a los de la misma planta en su entorno natural.
La palabra "hidropónico" (de hidros, agua, y pones, trabajo) designa un tipo de botánica que merecería llamarse "aeropónico", ya que su elemento más destacado no es tanto el riego como la creación de un entorno general, y especialmente lumínico, cuya finalidad es proporcionar a cualquier tipo de planta un medio idóneo para desarrollarse y florecer. Combinando hallazgos científicos con progresos de índole más puramente técnica, esta forma de cultivo rinde una potencia superior o comparable a las mejores variantes conocidas usando tierra y aire libre.
El modelo fue perfeccionado por europeos e israelíes, unos para defenderse del brumoso frío y otros para evitar la aridez del desierto. Sin embargo, esos esfuerzos sólo acabaron de fructificar al difundirse nuevas lámparas y nuevos sistemas de anclaje para la raíz, gracias a los cuales es posible cultivar en periodos dos o tres veces más cortos una amplia gama de vegetales, obteniendo ejemplares de extraordinaria calidad, y ahorrando tanto agua como nutrientes en proporciones asombrosas. Lo esencial de esta técnica es optimizar el entorno donde crecerá la planta, evitando lo perturbador y ofreciendo generosamente lo bien aceptado. En otras palabras, se trata de convertir su vida en un edén. La reacción de las plantas a esa existencia no será menos positiva, deparándonos la oportunidad de imaginar qué suerte de humanos poblarían la Tierra si cada uno tuviese cubiertas sus necesidades y predilecciones de modo parejo.
En España y tras 12 largos años de estudios, prácticas y costosas inversiones, comienza a imponerse el llamado SISTEMA NGS (New Growing System).
Las realizaciones más importantes, en cuanto a superficie instalada, se encuentran en la localidad almeriense de PULPI, donde existen unas 90 hectáreas, fundamentalmente de lechuga. También se cultiva tomate, fresa y algo de perejil, romero, berro, etc.
Entre sus ventajas competitivas hay que destacar la uniformidad, olor y sabor.
Las explotaciones dotadas con el referido SISTEMA NGS están demostrando su viabilidad desde todos los puntos de vista-agronómico (ahorro de agua y nutrientes), ambiental (máximo respeto al suelo ya que no vierte nada sobre el mismo) y económico (regularidad en la producción, homogeneidad, etc.)

En los últimos años, se ha publicado un gran número de artículos donde se describen las ventajas de este tipo de cultivos. Sin embargo, es preciso resaltar que estas ventajas no son extensibles a todos los cultivos sin suelo, sino que existen diferencias apreciables de acuerdo con el grado de sofisticación del sistema que se considere e, indudablemente, del tipo de cultivo a estudio.
· A. Incremento de la productividad
En general, un control preciso de la nutrición de las plantas, que crecen en los cultivos sin suelo, favorece un mayor rendimiento y una mejora cualitativa de los productos, pero esto no significa necesariamente que el rendimiento en los cultivos tradicionales sean muy inferior. Es evidente que en zonas con suelos excesivamente salinos, agotamiento de nutrientes o toxicidad por metales pesados, etc...los cultivos sin suelo producirían cosechas muy superiores. En los últimos 15 años la Bibliografía recoge numerosos artículos que presentan un estudio comparativo de estos cultivos respecto a los convencionales, donde se muestran las ventajas de los primeros sobre los segundos; ventajas que engloban varios aspectos como la reducción del trabajo, rendimientos más elevados y uniformidad en la calidad de los productos. Es importante mencionar que en muchos de los experimentos la gestión de cultivos convencionales no estaba realmente controlada.
· B. Nutrición controlada de las plantas
El control del aporte nutricional a las plantas es una de las principales ventajas de los cultivos hidropónicos. La disolución nutritiva debe "diseñarse a la carta"; la investigación en Química Agrícola ha centrado sus esfuerzos, en los últimos años, en optimizar disoluciones nutritivas ideales para cada tipo de cultivo, sin olvidar que una nutrición ideal debe respetar las necesidades de la planta en cada estadio de su desarrollo, esto es, mantener un balance nutriente evolutivo. De esta forma, se le da a la planta lo que necesita en cada momento, evitando lixiviaciones contaminantes y posibles toxicidades. En los cultivos convencionales resulta mucho más difícil calcular la dosis fertilizante adecuada, dado que se tiene que llegar a un equilibrio entre los nutrientes del suelo y los fertilizantes añadidos, sin olvidar los procesos antagónicos, la fijación a los coloides arcillosos o el mayor o menor grado de disponibilidad de los nutrientes en función de las condiciones físico-químicas y climatológicas del medio en que se desarrolla.Cabe destacar, asimismo, la uniformidad de los productos obtenidos, mucho mayor en sistemas de hidroponía pura y alta sofisticación, y algo menor cuando se utilizan sistemas de riego más sencillo como el goteo.
· C. Prácticas de esterilización
El suelo de los invernaderos deben encontrarse libre de organismos patógenos antes de plantar una cosecha. La operación de esterilización es difícil y costosa pero necesaria y de gran importancia. Los invernaderos requieren altas inversiones en estructuras, instalaciones, materiales, etc... y es necesario obtener el máximo rendimiento para que resulte rentable. El procedimiento más efectivo para esterilizar el suelo es mediante chorros de vapor pero se trata de un método caro (debido a la energía que se consume). La esterilización química es menos costosa, pero cuenta con algunos inconvenientes (generalmente son problemas de toxicidad tanto por el manejo como por la generaración de residuos tóxicos)
En los cultivos sin suelo abiertos, no hay necesidad de esterilización cuando los materiales y los sustratos no se van a reutilizar. Para los cultivos cerrados, la necesidad de esterilización varia dependiendo de si se trata de hidroponía pura o sistemas NFT con reemplazamiento del film. Cuando se utilizan sustratos sólidos, es habitual aplicar una esterilización en vapor o química para volver a reutilizar el soporte. En cualquier caso la esterilización de los cultivos sin suelo resulta más sencilla que la fumigación del suelo tradicional.
· D. Control del pH
Otra de las ventajas de estos cultivos es la posibilidad de controlar el pH de la disolución nutritiva, de acuerdo con los requerimientos óptimos del cultivo y de las condiciones ambientales. El pH idóneo suele oscilar en 5.5 y 6.5, de forma que el especialista puede ajustar su disolución nutritiva a estos valores mediante la adición de NaOH (sosa) para aumentar el pH, o HCl (ácido clorhídrico) para disminuirlo. En los cultivos tradicionales el ajuste de pH resulta bastante más complicado, un suelo con pH ácido puede corregirse con caliza dolomítica y la utilización de aguas duras, con un exceso de Ca (calcio) y Mg (magnesio). Suelos con valores altos de pH, requieren de cultivos capaces de adaptarse a esta situación con cierta facilidad.
· E. Ahorro de agua
El agua es el factor más importante en la producción de cosechas. En zonas muy cálidas y en zonas áridas el gasto de agua es tal que se convierte en el factor limitante para el desarrollo agrícola. La ventaja de los cultivos sin suelo estriba en la facilidad para emplear técnicas de irrigación con un consumo moderado del agua, como en el caso de los hidropónicos puros donde las raíces de las plantas están sumergidas en la disolución nutritiva, como mencionábamos anteriormente, o empleando la subírrigación en los sustratos (existen variaciones de acuerdo con el tipo de sustrato que se utilice). Además, en el caso de los cultivos cerrados, el agua se recicla, y posteriormente se aprovecha para otros riegos, pero existe una marcada desventaja, se consume gran cantidad de tiempo y de recursos en el control de la red de riego. Por ejemplo, en aguas duras (con excesiva cantidad de carbonato cálcico), existe un peligro evidente de obturación de las boquillas. Este problema se minimiza utilizando aguas ácidas de lavado (disoluciones de ácido nítrico) que disuelven los precipitados formados (costras salinas).
· F. Reducción del trabajo
Estos cultivos no necesitan de las tareas habituales llevadas a cabo en los cultivos tradicionales: esterilización del suelo, preparación previa del suelo, períodos de barbecho, etc. En cualquier caso dentro de los cultivos sin suelo, existen grandes diferencias que afectan al grado de automatización y semiautomatización, al tipo de sustrato o al número de cosechas susceptibles de cultivarse en cada sustrato.
· G. Control de factores ambientales y nutricionales que afectan al desarrollo del cultivo
La hidroponía consigue optimizar aquellos factores que afectan directamente al desarrollo de la planta: i) la temperatura -valores elevados, fundamentalmente en épocas secas, resultan poco favorables para el crecimiento de la planta, a consecuencia de la intensa evapotranspiración-, ii) la iluminación artificial que habitualmente acelera el crecimiento, iii) el contenido de humedad, en este sentido es preciso recordar que la mayoría de los cultivos requieren de un aporte regular y suficiente de agua, que a su vez actuará sobre la tasa de transporte de N (nitrógeno) y su traslocación desde la corteza radicular hasta el vástago y iv) por último, un factor fundamental: la concentración y forma química en la que se presentan los diferentes nutrientes. En el apartado anterior control de nutrición de las plantas se hacía alusión a la necesidad de un control exhaustivo sobre la acidez del cultivo; en este caso nos centramos en la competitividad -antagonismo- o aprovechamiento -sinergia- de elementos nutritivos; por poner un ejemplo claro, se ha podido comprobar que la presencia de K+ (catión potasio) favorece la absorción de NH4+ (catión amonio), mientras que el molibdeno (absorbido por la planta como MoO42-) dificulta la absorción de hierro en su forma Fe2+.
Un ejemplo muy ilustrativo lo encontramos en el nitrógeno; de las formas de N inorgánico (macronutriente esencial) que la planta puede incorporar a su metabolismo el NH4+ resulta ser la más tóxica ya que al parecer interrumpe la fotofosforilación cíclica, paso clave en el proceso fotosintético, lo que reduce la capacidad para capturar la energía luminosa. Podríamos pensar que el problema se solucionaría añadiendo el nutriente en forma de NO3-, pero generalmente los mayores rendimientos se obtienen con el aporte conjunto de las dos formas nitrogenadas. Por tanto lo ideal es lograr un equilibrio entre ambas formas, algo relativamente sencillo de realizar en cultivos hidropónicos.
· H. Mayor número de cosechas por año
El empleo de de la hidroponía favorece un incremento en el número de cosechas al año por área de producción debido, naturalmente, a que no existe necesidad de que transcurra un tiempo limitado de descanso entre cosechas.
· I. Sustitución efectiva de suelos agotados o no apropiados.
En este aspecto, la hidroponía ofrece una alternativa única, ya que se puede aprovechar el espacio de estos suelos no productivos con la posibilidad de duplicar e incluso triplicar el número de cosechas por año. Fuente: Cahiers Options Méditerranéennes vol. 31, 1999

PARA MAS INFORMACION:

Ventajas
Inconvenientes

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